为什么美国东部的空气污染水平在冬季更加停滞

为什么美国东部的空气污染水平在冬季更加停滞

美国的空气比十年前干净多了。但这些改善主要出现在夏季，这个季节曾是含雾霾颗粒的典型代表，这些颗粒会导致哮喘、肺癌和其他疾病。

华盛顿大学(University of Washington)领导的一项新研究显示，尽管发电厂和汽车全年的有害排放物总体水平较低，但冬季空气污染水平仍然很高。

“过去10年左右，夏季空气污染水平迅速下降，而冬季空气污染水平则没有下降。”现在美国东部夏季的空气质量与冬季几乎相同他的研究工作是他在华盛顿大学获得的大气科学博士学位的一部分。“我们已经准确地指出了化学过程，解释了碳排放减少带来的季节差异。”

这项研究发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)杂志上。

结果来自于对2015年冬季运输、排放和反应(冬季)运动的调查所得的分析结果。在这项由美国气象局领导的研究中，研究人员在冬季花了六周的时间在纽约市、巴尔的摩、辛辛那提、哥伦布、匹兹堡和华盛顿特区上空的污染羽流中飞行以及俄亥俄河流域的燃煤发电厂。

这项研究由国家科学基金会资助，NASA和国家海洋和大气管理局提供实物支持。

形成烟雾的颗粒有不同的味道。两个重要的因素是硫酸盐，主要来自燃煤电厂排放的二氧化硫，以及氮氧化物(统称为NOx)产生的硝酸盐。从2007年到2015年，美国的空气质量法规将二氧化硫的排放量降低了68%，而在此期间NOx的排放量减少了约三分之一。

夏天，美国东部的微粒含量下降了约三分之一。当这两种氧化物混合成一包包的硝酸盐和硫酸盐，产生美丽的日落，却危害人类健康。但是冬天的颗粒物浓度下降了一半，原因尚不清楚。

“我们用来了解空气污染起源的空气质量模型在夏季表现得很好，但在冬季却有一些问题。”在这项研究之前，我们无法再现冬季观测到的颗粒物成分。“我们现在有了一个更好的工具来研究改善美国东部地区冬季空气质量的最佳策略。他说:“我认为，美国和其他国家，甚至可能是欧洲和亚洲等地。”

在夏天，一些释放出来的NOx和二氧化硫仍然在气相中，被阳光照射或沉积在陆地上，其余的以硝酸盐和硫酸盐的形式形成颗粒。随着主要成分的下降，颗粒的含量也在下降。

但新的分析表明，冬季空气的化学性质遵循了一个更为复杂的路径。在阳光更少、温度更低的情况下，更多的化学反应发生在液相、现有颗粒表面或液体和冰云表面。在这个阶段，随着主要成分的减少，将二氧化硫转化为硫酸盐的效率提高，因为有更多的氧化剂可用。随着硫酸盐的下降，颗粒的酸性降低，NOx更容易转化为硝酸盐。

因此，尽管空气质量法规降低了这两种主要排放，但危害人类健康的颗粒物总量却下降得更慢。

这并不是说减排没有效果。只不过，减排有抵消效应，而抵消效应有一定的强度，”沙阿说，他现在是哈佛大学的博士后研究员。“我们需要进一步削减。一旦减少量大于抵消效应，冬季就会开始表现得更像夏季。

该研究预测，除非减排速度超过目前的预测，否则在至少2023年之前，冬季空气质量将持续改善。按照这个速度，当冬季污染开始更快地下降时，排放还需要数年才能达到这个水平。

该研究预测，除非减排速度超过目前的预测，否则在至少2023年之前，冬季空气质量将持续改善。按照这个速度，当冬季污染开始更快地下降时，排放还需要数年才能达到这个水平。

“本文表明理解底层大气化学,将主要污染物转化为细颗粒物对于校准我们的期望是至关重要的减排将完成什么,因此如何优化未来减排继续得到最大的货真价实的减少细颗粒物浓度而言,“第三作者乔尔·桑顿说,他是首席研究员在球场上运动。

研究结果表明，为了改善美国东部和其他寒冷气候地区的冬季空气质量，需要进一步减少硫和氮氧化物的排放。

“这项研究有助于解释为什么在美国东部，控制排放以减少空气污染物质，如硫酸盐和硝酸盐，在冬季没有像预期的那么成功，”为这项研究提供资金的NSF大气和地球空间科学部门的项目主管西尔维娅·埃哲顿(Sylvia Edgerton)说。“冬季田野运动产生了一系列独特的冬季观测结果。他们证明，冬季的化学反应抵消了因减少排放而减少的空气污染。